废电路板的热解及脱溴实验研究

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废电路板含有很多污染物和高价值资源,其高效清洁的处理回收已经成为研究焦点。火法冶金、湿法冶金、机械处理法等传统回收技术会造成严重的环境污染,不能回收有价值材料,新型处理技术如生物处理、超临界流体、离子液体等方法成本较高、技术不成熟,难以工业化应用。热解法是较有前景的废电路板回收处理技术,对废电路板热解特性、热解产物分布、资源回收和高价值利用方面的研究仍有待加强。溴化阻燃剂无控制的分解会产生溴化污染物,需要对其进行严格控制。目前大部分热解脱溴研究并没有包括废电路板三相热解产物的脱溴及产物回收,对溴的回收和热解产物的高价值利用方面的研究也较少。本论文提出了废电路板的前置热解和添加剂共热解脱溴方法,在低温下化环氧树脂热解,削弱金属与非金属结合力,促进了物质的分离和回收,热解气和热解油可作为燃气或化工原料回用。热解脱溴实验中,添加剂将溴化阻燃剂分解产生的溴由有机态转化为无机态以便回收溴元素,热解过程不产生溴污染,产物清洁可利用性增强。本论文开展的主要工作及结论如下:(1)废电路板原料的分析表明其是一种低热值(9.18~11.06MJ/kg),高灰分(65%~75%),高金属含量(20%~35%)的物质,有较高的回收价值。然而溴含量(2%~5%)会产生溴化污染物。热重曲线表明热解主要发生在300℃~500℃,在此温度区间热解,溴化环氧树脂分解生成各种酚的衍生物和小分子气体及含溴组分。(2)管式炉热解实验表明400℃~600℃间的不同终温对废电路板热解产物影响不大,最适热解温度为500℃,此时热解油、气、固体产率分别为10%,20%,70%。热解气主要成分是H2, CO, CO2, CH4,热值在9.35~12.94MJ/Nm3之间,含有有害气体CH3Br,苯、甲苯;热解油主要成分是苯酚和取代酚,热值在25.13~26.22MJ/kg之间,含一定有机溴组分;热解固体易于破碎,分离回收可得金属和玻璃纤维,两者回收率均高于95%。溴化阻燃剂分解产生溴自由基,迁移到气液固三相中。(3)在废电路板的热解脱溴实验中,不同类型添加剂与废电路板进行共热解脱溴实验,添加剂对热解产物产率影响较小,NaOH和Ca(OH)2将高于85wt.%的溴转化为了无机态溴,热解产物不含有机态溴。因此,强碱与电路板共热解可以实现资源的高效清洁回收。熔融盐热解可充分分解废电路板有机组分,金属与非金属高效解离回收,热解气产率增加,可燃气体组分占90%以上,热值大大增加。
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